JP4057250B2 - Organic EL element and organic EL display - Google Patents

Organic EL element and organic EL display Download PDF

Info

Publication number
JP4057250B2
JP4057250B2 JP2001110078A JP2001110078A JP4057250B2 JP 4057250 B2 JP4057250 B2 JP 4057250B2 JP 2001110078 A JP2001110078 A JP 2001110078A JP 2001110078 A JP2001110078 A JP 2001110078A JP 4057250 B2 JP4057250 B2 JP 4057250B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
organic
group
substituted
general formula
compound
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2001110078A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2002313580A (en
Inventor
嘉一 坂口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung SDI Co Ltd
Original Assignee
Samsung SDI Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung SDI Co Ltd filed Critical Samsung SDI Co Ltd
Priority to JP2001110078A priority Critical patent/JP4057250B2/en
Publication of JP2002313580A publication Critical patent/JP2002313580A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4057250B2 publication Critical patent/JP4057250B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は有機EL素子(有機エレクトロルミネッセンス素子)に関し、さらに詳述すると、高発光効率、高輝度、長寿命化を図った青色有機EL素子およびそれを用いた有機ELディスプレイに関する。
【0002】
【従来の技術】
有機EL素子は、自発光型の平面型表示素子として、その用途が有望視されている。有機EL素子は、無機EL素子とは異なり、交流で駆動し、かつ、高電圧の印加が必要といった制約がなく、また、有機化合物の多様性により、多色化が容易であると考えられる。このため、カラーディスプレーなどへの応用が期待され、盛んに研究が行われている。
【0003】
有機EL素子をカラーディスプレーに適用する場合、光3原色である赤色、緑色、青色の3色の発光を得る必要がある。このうち緑色発光は多くの例が報告されており、例えば緑色素子としては、トリス(8−キノリノール)アルミニウムを用いた素子(Applied Physics Letters 51、 P913(1987))、ジアリールアミン誘導体を用いた素子(特開平8−53397号公報)などが知られている。
【0004】
赤色発光の得られる有機EL素子については、例えば特許第2795932号公報では青色発光を蛍光色素層において波長変換するようにした有機EL素子が得られており、また特開平7−272854号公報、特開平7−288184号公報、特開平8−286033号公報等では緑色や青色の発光が得られる発光層に赤色蛍光色素をドーピングした赤色発光の有機EL素子の発明が記載されている。
【0005】
青色発光素子についても、スチルベン系化合物を用いた素子(特開平5−295359号)、トリアリールアミン誘導体を用いた素子(特開平7−53955号)、テトラアリールジアミン誘導体を用いた素子(特開平8−48656号)、スチリル化ビフェニル化合物を用いた素子(特開平6−132080号)など、数多くの報告例が知られている。
【0006】
有機EL素子は、電界励起型発光の無機EL素子と異なり、陽極から正孔キャリアを、陰極から電子キャリアを注入し、これらキャリアが再結合することにより発光するキャリア注入型素子である。このような有機EL素子の高性能化には、発光層のみからなる単層型素子よりも発光層と電荷輸送層を組み合わせた積層型素子の方が望ましいとされている。これは、積層型素子においては発光材料と電荷輸送材料の適当な組み合わせにより、陽極からの正孔注入あるいは陰極からの電子注入の際のエネルギー障壁が低減され、電荷の注入が容易になるとともに、電荷輸送層が発光層から正孔または電子が通り抜けることを抑えるブロッキング層として働く。これによって、発光層中の正孔と電子の数的バランスが良くなり、その結果、再結合が有効に行われてEL発光効率が向上すると考えられる。したがって、高効率の有機EL素子を作製するには、発光層と電荷輸送層界面の正孔や電子のブロッキング性の向上が課題となる。
【0007】
従来、正孔輸送性を兼備する赤色または緑色発光層の場合、発光材料のエネルギーギャップが比較的小さいため、発光材料よりイオン化ポテンシャルの大きい電子輸送材料は多く存在している。しかしながら青色発光材料は、赤、緑発光材料と異なり発光材料自体のエネルギーギャップ(HOMO−LUMO準位間のエネルギー差)が大きく、通常、有機EL素子に用いられるトリス(8−キノリノール)アルミニウム、ビス(8−キノリノール)マグネシウム等の8−ヒドロキシキノリン金属錯体、オキサジアゾール誘導体等の電子輸送層より、イオン化ポテンシャルが大きくなっている。図5に示すように、例えば電子輸送材料または緑色発光材料として一般的に広く用いられているトリス(8−キノリノール)アルミニウム(Alq3)は、イオン化ポテンシャルが5.67であり、キャリア輸送性、成膜性はよいが、正孔輸送性青色発光材料の一例である4,4’−ビス(2,2’−ジフェニルビニル)ビフェニル(DPVBi)のイオン化ポテンシャル5.9と比して小さい値であるので、正孔輸送性青色発光材料に対しては正孔ブロッキング性が小さい。このため、正孔が通り抜けてしまい、正孔−電子再結合効率の低下に基づくEL発光効率の低下、最高輝度の減少化、また発光サイトが変化する等の欠点を有していた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記青色有機EL素子の問題を改善することを目的とし、さらに詳しくは、C.I.E色度図(1931)で、X,Y座標が(0.25,0.25)以下のBLUE、GREENISH BLUE、PURPLISH BLUE領域の青色素子の高輝度化、高効率化、長寿命化を図ることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するため、下記[1]〜[8]に示す有機EL素子および有機ELディスプレイを提供する。
【0010】
[1]異極電極間に、有機化合物薄膜よりなる発光層と電子輸送層とを有し、発光層が青色に発光する有機EL素子であって、電子輸送層が、下記一般式(1)で表される化合物を含有することを特徴とする有機EL素子。
【化9】
(一般式(1)中のMは金属原子を表す。R1〜R6はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換もしくは未置換のアルキル基、置換もしくは未置換のアルコキシ基、置換もしくは未置換のアリール基、置換もしくは未置換のアリールオキシ基、置換もしくは未置換のシクロアルキル基またはシアノ基を表し、R1〜R6のうちの少なくとも1つは置換もしくは未置換のアリール基であり、R1〜R6は同一でも異なっていてもよい。Lはハロゲン原子、置換もしくは未置換のアルコキシ基、置換もしくは未置換のアリールオキシ基、置換もしくは未置換のアルキル基、置換もしくは未置換のアリール基または置換もしくは未置換のシクロアルキル基を有する配位子を表す。nは1または2を表し、nが2のとき、R1〜R6の同一記号で表される基は、同一でも異なっていてもよい。)
【0011】
[2]一般式(1)で表される化合物においてR4がアリール基であることを特徴とする[1]の有機EL素子。
【0012】
[3]一般式(1)で表される化合物が下記式(1a)の化合物であることを特徴とする[2]の有機EL素子。
【化10】
【0013】
[4]一般式(1)で表される化合物が下記式(1b)の化合物であることを特徴とする[2]の有機EL素子。
【化11】
【0014】
[5]電子輸送層が、一般式(1)で表される化合物を複数種含むことを特徴とする[1]〜[4]の有機EL素子。
【0015】
[6]電子輸送層が、前記式(1a)の化合物および前記式(1b)の化合物を含むことを特徴とする[5]の有機EL素子。
【0016】
[7]発光層が、下記一般式(2)または下記一般式(3)で表される化合物と、下記一般式(4)で表される化合物とを含有することを特徴とする[1]〜[6]の有機EL素子。
【化12】
(式中R1〜R4はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、アミノ基、シアノ基を表し、nが複数のとき、異なる環のR1〜R4で表される同一記号の基は、同一でも異なっていてもよく、R5およびR6はそれぞれ独立に、置換基を有してもよい炭素数6〜12のアリール基を表し、nは3〜6の整数を表す。)
【化13】
(式中Mは金属原子を表し、R11〜R19はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基から選択される1種を表し、同一でも異なっていてもよく、また、R11〜R14、R15〜R19は互いに結合して飽和あるいは不飽和の環を形成してもよく、RaはR11〜R19と同様の置換基を有していてもよい基であり、Rbはヘテロ原子であり、RaおよびRbは独立に、または互いに結合してヘテロ環を形成してもよく、nは2または3を表し、Rは2価の基を表す。)
【化14】
(式中R21〜R24はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコシキ基、アリール基、アリールオキシ基、アミノ基、脂環、複素環を表し、nが複数のとき、異なる環のR21〜R24で表される同一記号の基は、同一でも異なっていてもよく、R25およびR26はそれぞれ独立に、置換基を有してもよいアリール基を表し、nは正の整数を表す。)
【0017】
[8]前記[1]〜[7]の有機EL素子を搭載したことを特徴とする有機ELディスプレイ。
【0018】
【発明の実施の形態】
本発明で電子輸送層に用いる一般式(1)の化合物、例えば中心金属にガリウム、リガンドに8−ヒドロキシキノリン誘導体を用いた金属錯体は、図4に示すように、青色発光層より大きいイオン化ポテンシャルを有するため正孔ブロック性が大きく、発光層内のキャリアの封じ込め効果、再結合確率が大きくなる。このため高効率、高輝度の青色素子ができる。また、駆動条件が緩和されるため長寿命化が図れる。さらにこの材料は、成膜性が非常によく、熱安定性に優れ、素子の耐熱温度が改善される。
【0019】
本発明に係る有機EL素子に使用される材料および有機EL素子構造とすることにより、陽極から注入された正孔が、電子輸送層において確実にブロックされ、かつ陰極より注入された電子が、発光層でブロックされることにより、キャリアの再結合効率が向上する。このため、本発明に係る有機EL素子は青色発光素子においても発光効率の低下が無く、本発明に係る有機EL素子の最高輝度も、従来のAlq3を用いた有機EL素子の場合と比較して、大きくすることができる。
【0020】
また、本発明に係る有機EL素子においては、正孔の通り抜けがなく、電力効率も従来のものと比較して格段に良いため、低消費電力を可能とし、さらに本発明に係る有機EL素子では低負荷条件で駆動できるため、素子の寿命も長くなる。さらに、イオン化ポテンシャルの大きい電子輸送層を使用することにより、青色発光層もイオン化ポテンシャルの大きいものを使用することができるので、その分青色発光層のエネルギーギャップを大きくすることが可能となった。したがって、本発明に係る有機EL素子においては、発光波長の短波長化が可能となる。これにより、従来の材料では困難であった青色色度の良い有機EL素子の作製、およびこのような有機EL素子と、他の従来の有機EL素子とを組合わせて用いることにより、各種色度を生成することが可能となる。
【0021】
本発明に係る有機EL素子は、陰極と陽極の間に、異極電極間に、有機化合物薄膜よりなる発光層と電子輸送層とを有し、その例として、以下の3つの組合わせが挙げられる。
(1)陽極、発光層、電子輸送層、陰極(図1参照)
(2)陽極、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、陰極(図2参照)
(3)陽極、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、陰極(図3参照)
正孔輸送層と正孔注入層とは、いずれも陽極から発光層への正孔の移動を円滑にするために陽極と発光層との間に設けられる有機薄膜よりなる中間層であり、これを二層構成とした場合に、イオン化ポテンシャルの大きい方を正孔輸送層、小さい方を正孔注入層と称する。
【0022】
本発明に係る有機EL素子に使用される陽極は、正孔を正孔輸送層(正孔注入層を有する場合は正孔注入層、正孔輸送層を有さない場合は発光層)に注入する役割を担うものであり、4.5eV以上のイオン化ポテンシャル、仕事関数を有することが効果的である。本発明に用いられる陽極材料の具体例としては、酸化インジウム錫合金(ITO)、酸化錫(NESA)、金、銀、白金、銅等が挙げられる。
【0023】
本発明に係る有機EL素子の正孔注入層を形成する正孔注入材料は特に限定されず、例えば下記(5)の構造式で表される金属のフタロシアニンまたは無金属のフタロシアニンを挙げることができる。
【0024】
【化15】
(上記式において、Xは水素、MはCu,VO,TiO,Mg,H2より選択される少なくとも1種である。)
【0025】
さらに、下記(6)〜(9)の構造式で示されるアリールアミン系化合物、
【0026】
【化16】
【0027】
N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(α−ナフチル)−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン(α−NPDと略記)等を挙げることができる。
【0028】
また、本発明の有機EL素子に使用される正孔輸送層を形成するための正孔輸送材料は特に限定されない。このような材料としては、通常正孔輸送材料として使用される化合物であれば、いかなる化合物でも使用可能である。このような正孔輸送材料としては、例えば下記構造式(10)で表されるジアミン化合物、
【0029】
【化17】
【0030】
ビス(ジ(p−トリル)アミノフェニル)−1,1−シクロヘキサン、また、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−1,1’−ビフェニル−4、4’−ジアミン、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(α−ナフチル)−(1,1’−ビフェニル)−4、4’−ジアミン等が挙げられ、さらに、トリアミン系化合物、テトラアミン類化合物およびスターバースト型分子が挙げられる。
【0031】
また、本発明に係る有機EL素子の陰極としては、電子輸送層に電子を効果的に注入するために、仕事関数が陽極よりも小さい材料を好ましく選択することができる。このような陰極材料としては特に限定されないが、具体的には、インジウム、アルミニウム、マグネシウムなどの元素、マグネシウム−インジウム、マグネシウム−アルミニウム、アルミニウム−リチウム、マグネシウム−銀等の合金あるいは前記元素と前記合金との混合金属または合金等が使用できる。
【0032】
電子輸送層または電子注入層に用いられる材料
本発明に係る有機EL素子の電子輸送層または電子注入層は、前記一般式(1)で表される化合物を少なくとも一種以上含有する。電子輸送層と電子注入層とは、両者に明確な相違はなく、いずれも発光層への電子の移動を円滑にするために陰極と発光層との間に設けられた中間層であり、これを二層構成とした場合に、イオン化ポテンシャルの大きい方を電子注入層、小さい方を電子輸送層と称して区別することがあるもので、通常両者をまとめて電子輸送層、あるいは電子注入・輸送層としている。
【0033】
一般式(1)で表される化合物としては、R1〜R6の少なくとも一つが置換もしくは未置換のアリール基であるもの、特にR4がアリール基であるものが好ましい。R1〜R6の少なくとも一つに置換もしくは未置換のアリール基を有することで、電子輸送材料の耐熱性が向上する、すなわち、Tgが高くなることにより、高温環境下での結晶化が起こり難くなり、かつ、成膜性が良好である。
【0034】
上記のような一般式(1)で表される化合物の例として、具体的には、前記式(1a)の化合物ビス(2−メチル−5−フェニル−8−キノリノール)(1−フェノラート)ガリウムや、前記式(1b)の化合物ビス(2−メチル−5−フェニル−8−キノリノール)クロロガリウムが挙げられる。また、電子輸送層は一般式(1)で表される化合物を複数種含むこと、特に式(1a)の化合物および式(1b)の化合物を含むことが好ましい。具体的な耐熱性、成膜性データとして、式(1a)の化合物は、Tg:118℃、室温時単層膜の表面粗さRZ:2.56nm、同単層膜を85℃、10分間処理後の表面粗さRZ:3.31nm、(1a)式の化合物と(1b)式の化合物を9:1とした室温時単層膜の表面粗さRZ:1.97nm、同単層膜を85℃、10分間処理後の表面粗さRZ:2.05nmである。これに対し、(1a)式の化合物の5位(R4に相当)のフェニル基を有しないビス−(2−メチル−8−キノリノール)(1−フェノラート)ガリウムは、Tg:89℃、室温時単層膜の表面粗さRZ:3.96nm、同単層膜を85℃、10分間処理後の表面粗さRZ:18.97nmである。これらから、式(1)の化合物において置換基としてアリール基を導入するとTgが向上し、高温雰囲気で表面の結晶化に伴う凹凸化が抑制され、特に複数の化合物を使用すると結晶化の抑制が顕著であることが示唆される。なお、アリール基を導入するとイオン化ポテンシャルは小さくなる傾向があるが、R4にアリール基を有する場合には、耐熱性が向上し、イオン化ポテンシャルの増加が小さく、特性バランスがよい。(1a)式の化合物のイオン化ポテンシャルは6.00、(1b)式の化合物のイオン化ポテンシャルは5.93である。
【0035】
上述したような材料を単独で、または2種以上組み合わせて用いて、単層、混合層または多層により、本発明に係る有機EL素子の前記電子輸送層または電子注入層が形成される。なお、本発明に係る有機EL素子の電子輸送層は、二層構成とする場合、通常イオン化ポテンシャルの大きい方を電子注入層(小さい方を電子輸送層)と称して区別されるものをも含む。また、本発明においては、前記した電子輸送層に用いられる材料の中でも、DSC(示差走査型熱量分析器)により測定したTgが、80℃を超えたものを選択することが好ましく、さらに好ましくは、Tgが85℃以上のものを用いることが好ましい。
【0036】
さらに、電子注入層あるいは電子輸送層に一般式(1)で示される有機金属錯体を複数種含有させると、輝度を高く保持することができる。すなわち、電子注入層あるいは電子輸送層において上記有機金属錯体を1種類だけ使用した場合は、高温下で長時間使用すると薄膜の凝集や結晶化が進行し、電子注入特性あるいは電子輸送特性が低下する傾向がある。これに対し、上記有機金属錯体を2種類以上含有させると非晶質性(アモルファス性)が高くなるため、長時間使用しても凝集、結晶化が生じにくく、そのため電子注入特性あるいは電子輸送特性の低下を抑制することができる。電子輸送材料を複数種含有させた場合、電子輸送特性の低下は単独の場合に比べて小さくすることができるものの初期特性が低下するため、実際の配合比として主成分が全体の80%〜99%であることが好ましく、99%より大きいと電子輸送特性の低下を抑制する効果が小さく好ましくなく、80%より小さいと初期特性が低下して好ましくない。
【0037】
発光層に用いられる材料
本発明の有機EL素子の発光層に用いる材料は、イオン化ポテンシャルが電子輸送層より小さいこと以外は特に限定されず、通常青色発光材料として使用される化合物であれば使用可能であるが、前記一般式(2)〜(3)から選択される一種以上の化合物を含有していることが望ましい。但し、正孔輸送層を併用する場合は、正孔輸送層よりイオン化ポテンシャルが大きいものを使用する。
【0038】
式(2)の化合物として、より具体的には、例えば下記表1の化合物を挙げることができる。
【0039】
【表1】
【0040】
式(3)の化合物として、より具体的には、例えば下記式(3−1)〜(3−3)の化合物を挙げることができる。
【0041】
【化18】
【0042】
式(3−1)〜(3−3)中、M、R11〜R19およびnは、式(3)と同様の意味である。このような式(3−1)に示されるベンゾオキサゾ−ル系化合物、式(3−2)で表されるオキサジアゾ−ル系化合物および式(3−3)に示されるイミダゾール系化合物としては、例えば以下の表2に示すような化合物が挙げられる。この表2で表す化合物は、特に断らない限り式(3−1)〜(3−3)で表される化合物を全て含んでいる。すなわち、表2中の例えば化合物No.301の化合物において、式(3−1)に相当する化合物は後述する式(17)の化合物となり、式(3−2)に相当する化合物はZn(IMZ)2となり、式(3−3)に相当する化合物は後述する式(18)の化合物となる。
【0043】
【表2】
【0044】
また、前記化合物をホスト、下記式(11)〜(13)で示されるアミノ置換ジスチリルアリーレン誘導体、ペリレン誘導体等をゲストとして、ドーピングしてもよい。
【0045】
【化19】
【0046】
一般式(2)、(3)で示される化合物の例としては、特公平7−119407号公報、特開平3−231970号公報、特開平8−199162号公報、特開平8−333569号公報、特開平8−333283号公報に開示されている化合物等が挙げられる。このような化合物として例えば、
【0047】
【化20】
【0048】
【化21】
【0049】
さらに、トリス〔(2−フェニル−5−m−フェノキシ)−1,3,4−オキサジアゾール〕アルミニウム(Al(OXD)3)(式(3−2)で表される表.2の化合物No.305の1つ)等が挙げられる。
【0050】
本発明では、前記一般式(2)または(3)で表される化合物をホスト、前記一般式(4)で表される化合物をゲストとして、ドーピングしてもよい。これにより、発光性能がさらに向上するとともに、ドーピングにより凝集が起こり難くなり、耐熱性と発光寿命が向上する。特に、一般式(2)で表される化合物をホスト、一般式(4)で表される化合物をゲストとする場合が好ましい。この場合、一般式(4)で表される化合物において、R21〜R24は水素原子、R25およびR26はフェニル基、nは1〜6、特に3であることがより好適である。上記効果が得られるのは、ホスト材料とゲスト材料の化学構造が類似しているためと推測される。
【0051】
次に、本発明に係る有機EL素子の形成方法について、説明する。本発明に係る有機EL素子の各層の形成方法は特に限定されない。本発明の有機EL素子に用いる有機薄膜層は、公知の方法で形成することができるが、このような方法としては、例えば、真空蒸着法、分子線蒸着法あるいは塗布法が挙げられる。前記塗布方法としては、例えば、溶液あるいは分散液を用いてディッピング法、スピンコーティング法、キャスティング法等によって形成することができる。このような前記方法により、各層を前記構成で示すようにして形成することにより、本発明に係る有機EL素子を形成することができる。
【0052】
このような本発明に係る有機EL素子の各有機層の膜厚は特に制限されないが、一般に、膜厚が薄すぎるとピンホール等の欠陥が生じやすく、逆に、厚すぎると高い印加電圧が必要となり効率が悪くなる。このため、各有機層の膜厚を、例えば数nm〜1μmの範囲に形成することが好ましい。
【0053】
本発明の一般式(1)で表される電子輸送材料は、例えばガリウム化合物と、下記式(19)に示す式(1)の配位子残基を有する化合物とを原料として、公知の方法を用いて合成することができる。また、その他式(1)のMとして、アルミニウムよりイオン化エネルギーの大きい3価の金属が適用できる。
【0054】
【化22】
【0055】
前記ガリウム化合物としては、アルキルガリウム、ガリウムアルコキシド、ハロゲン化ガリウム、窒化ガリウム、酸化ガリウム等のイオン性ガリウム化合物が挙げられるが、これに限定されない。また前記一般式(19)の配位子として8−ヒドロキシキノリン、2−メチル−8−ヒドロキシキノリン等のキノリン残基を2配位有することができ、またLの配位子としては、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素などのハロゲン、置換基を有していてもよいアルコキシ基、置換基を有していてもよいアリールオキシ基、置換基を有していてもよいアルキル基を含有する残基等が挙げられ、これらを1配位有することができる。このような、本発明に使用される一般式(1)の錯体、前記一般式(19)の配位子および前記Lの配位子等は、極性有機溶媒、例えばメタノール、エタノールなどのアルコール系溶剤等のイオン性溶媒、あるいは非極性溶媒、例えばベンゼン、トルエン等の芳香族性溶媒、テトラヒドロフラン等の脂環式溶媒などの非極性溶媒下に反応させて得られる。
【0056】
また、本発明に使用される一般式(2)で表される発光材料は、公知の方法で合成することができる。前記同様の溶媒存在下、フェニル基を有するホスホン酸エステルに、塩基を作用させて脱プロトンし、次いでベンゾフェノン等のカルボニル化合物を加えてアルケン化(例えばWittig反応)する方法、またはホスホン酸エステルに塩基を作用させて脱プロトンし、次いでフェニル基を有するジアルデヒド化合物と反応させてアルケン化(前記同様の反応、例えばWittig反応)する方法等を挙げることができる。前記した塩基には、アルキルリチウムなどのアルキルアルカリ金属塩、水素化アルミニウムリチウム、水素化ナトリウムなどの水素化アルカリ金属化合物、ナトリウムアミド、苛性ソーダ等を用いて行うことができる。
【0057】
また、本発明で使用される前記一般式(3)で表される発光材料は、公知の方法で合成することができる。例えば、安息香酸クロライドと安息香酸ヒドラジドをジオキサン存在下に反応させてジアシルヒドラジドとし、脱水還化してオキサジアゾール骨格を形成後、保護基を脱離する。次いで保護基を脱離して得られたオキサジアゾール残基を有する化合物と、亜鉛化合物例えば酢酸亜鉛とを、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコールなどのアルコール等の極性溶媒の存在下に、またはn−ヘキサン等の非極性溶媒の存在下で反応させて、オキサジアゾール亜鉛錯体を得る。
【0058】
【実施例】
以下、本発明を実施例によりさらに詳説するが、本発明は以下の実施例に限定されて解釈されるものではない。
【0059】
イオン化ポテンシャル
材料のイオン化ポテンシャルは、ガラス基板上に求めようとする各材料を成膜し、理研計器(株)製AC−1を用いて大気圧下、24℃相対湿度40%下で測定した。なお成膜は、後述する成膜と同様の方法を用いた。
【0060】
Tg(ガラス転移温度)
電子輸送層に用いられる材料を、(株)島津製作所製のDSC−50を用いて測定した。
【0061】
実施例1
実施例1に係る有機EL素子の断面構造を図3に示す。本実施例に係る有機EL素子は、ガラス基板1と、ガラス基板1上に形成された陽極2および陰極3と、陽極2と陰極3との間に挟み込まれた正孔注入層4と、正孔輸送層5と、発光層6と、電子輸送層7とからなる。
【0062】
以下、実施例1に係る有機EL素子の作製手順について説明する。まず、ガラス基板上にITO(インジウム錫オキサイド)をスパッタリングによって1300Å(130nm)の膜厚になるように成膜し、陽極2とした。このときのシート抵抗は12Ω/□であった。作製されたITOガラス基板を純水とイソプロピルアルコ−ルとにより、それぞれ超音波洗浄を行った後に、沸騰させたイソプロピルアルコ−ル上で乾燥させた。さらにUVオゾン洗浄装置によりこの基板を洗浄した後に、真空蒸着装置の基板ホルダ−に取り付けた。
【0063】
次に、モリブデン製のボートに、正孔注入層として4−フェニル−4’,4’’−ビス〔ジ(3−メチルフェニル)アミノ〕トリフェニルアミンを100mg、正孔輸送層としてα−NPDを100mg、発光層として9,10−ビス〔4−(2,2−ジフェニルビニル)フェニル〕アントラセンを100mg、電子輸送層としてビス(2−メチル−5−フェニル−8−キノリノール)(1−フェノラート)ガリウムを100mg入れ、それぞれ別の通電用端子に取り付けた。ビス(2−メチル−5−フェニル−8−キノリノール)(1−フェノラート)ガリウムのイオン化ポテンシャルは6.00eV、Tgは118℃である。
【0064】
真空層内を1×10-4Paまで排気した後、4−フェニル−4’,4’’−ビス〔ジ(3−メチルフェニル)アミノ〕トリフェニルアミンが入ったボートに通電し、0.3nm/Secの蒸着速度で膜厚35nmになるまで成膜した。次に、α−NPDが入ったボートに通電し、0.3nm/Secの蒸着速度で膜厚15nmになるまで成膜した。次に、9,10−ビス〔4−(2,2−ジフェニルビニル)フェニル〕アントラセンが入ったボートに通電し、0.3nm/Secの蒸着速度で膜厚45nmになるまで成膜した。次に、ビス(2−メチル−5−フェニル−8−キノリノール)(1−フェノラート)ガリウムが入ったボートに通電し、蒸着速度0.3nmで膜厚35nmになるまで成膜した。
【0065】
こうして作製された素子の上部にステンレス製シャド−マスクを取り付けた。ここで、BN製ボ−トにアルミニウムを3g入れ、通電用端子に取り付けた。同様に、タングステン製のフィラメントにLiを500mg入れ、別の通電用端子に取り付けた。真空層を1×10-4Paまで排気した後、アルミニウムの蒸着速度が0.4nm/Secとなるように通電し、同時にリチウムの蒸着速度が0.02〜0.03nm/Secとなるよう別の蒸着電源を用いて通電した。両材料の蒸着速度が安定してきたところでシャッタ−を開放し、混合膜の膜厚が30nmとなったところでリチウムの蒸着電源を止め、さらにアルミニウム膜が170nmの膜厚になるまで成膜して陰極3を形成し、有機EL素子を作製した。
【0066】
得られた有機EL素子の陽極と陰極の間に直流電圧を17V印加したところ、38500cd/m2、CIE色度座標(0.15,0.14)@1000cd/m2、4.8lm/W@200cd/m2の青色発光が得られた。上記値は輝度1000cd/m2でのCIE色度座標(X、Y)および輝度200cd/m2での発光効率Z(lm/W)を意味する。この素子の駆動試験を窒素中において初期輝度100cd/m2で行った結果、輝度半減時間は20000時間以上であった。また、この素子を窒素中で20000時間保存した後、ダ−クスポットと呼ばれる非発光部を観測した結果、成膜直後に5μmであったものは保存後も5〜7μmと大きな変化はなく、成長は認められなかった。さらに、窒素中85℃環境下において初期輝度200cd/m2で駆動試験を行った結果、輝度半減時間は510時間であった。
【0067】
比較例1
発光層として1,4−ビス〔4−(2,2−ジフェニルビニル)ナフチル〕ベンゼンを45nm、電子輸送層として2−(4−ビフェニリル)−5−(4−t−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾールを真空蒸着法により35nm形成した以外は、実施例1と同様の操作を行い、有機EL素子を作製した。
【0068】
この有機EL素子の陽極と陰極の間に直流電圧を17V印加したところ、13700cd/m2の青色発光が得られた。実施例1と比較すると、CIE色度座標は大きい差がみられなかったが、最高輝度、効率、寿命の点で差がみられた。さらに、窒素中85℃環境下において初期輝度200cd/m2で駆動試験を行った結果、輝度半減時間は80時間であった。
【0069】
比較例2
電子輸送層としてビス(2−メチル−8−キノリノール)(1−フェノラート)ガリウムを用いること以外は、実施例1と同様にして有機EL素子を作製した。この有機EL素子は、窒素中85℃環境下において初期輝度200cd/m2で駆動試験を行った結果、輝度半減時間は180時間であった。
【0070】
実施例2
実施例2に係る有機EL素子の断面構造を図3に示す。本実施例に係る有機EL素子は、ガラス基板1と、ガラス基板1上に形成された陽極2および陰極3と、陽極2と陰極3との間に挟み込まれた正孔注入層4と、正孔輸送層5と、ホストおよびドーパントからなる発光層6と、電子輸送層7とからなる。
【0071】
実施例1と同様にして用意したITOガラス基板を蒸着機に装着し、高純度グラファイト製の5個のるつぼを用意し、それぞれ別々に、正孔注入層として4−フェニル−4’,4’’−ビス〔ジ(3−メチルフェニル)アミノ〕トリフェニルアミンを1g、正孔輸送層としてN,N’−ジフェニル−N、N’−ビス(α−ナフチル)−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン(α−NPD)1g、発光ホスト材料として9,10−ビス〔4−(2,2−ジフェニルビニル)フェニル〕アントラセンを1g、発光ゲスト材料として4,4’−ビス〔2−{4−(N,N−ジ(4−メチルフェニル)アミノ)フェニル}ビニル〕ビフェニルを0.5g、電子輸送材料としてビス(2−メチル−5−フェニル−8−キノリノール)(1−フェノラート)ガリウムとビス(2−メチル−5−フェニル−8−キノリノール)クロロガリウムとの混合物(重量比9:1)を1g入れ、それぞれ別の通電用端子に取り付けた。
【0072】
真空層内を8×10-5Paまで排気した後、実施例1と同様に正孔注入層、正孔輸送層を実施例1と同じ膜厚で成膜した。次に、ホストの9,10−ビス〔4−(2,2−ジフェニルビニル)フェニル〕アントラセン、およびゲストの4,4’−ビス〔2−{4−(N,N−ジ(4−メチルフェニル)アミノ)フェニル}ビニル〕ビフェニルが入ったるつぼにそれぞれ通電し、ホストが0.3nm/Sec、ゲストが0.02〜0.03nm/Secになるように電流を制御し、両者が安定となったところで同時に蒸着を開始し、膜厚が45nmになるまで成膜した。次に、ビス(2−メチル−5−フェニル−8−キノリノール)(1−フェノラート)ガリウムとビス(2−メチル−5−フェニル−8−キノリノール)クロロガリウムとの混合物が入ったるつぼに通電し、蒸着速度0.3nmで膜厚35nmになるまで成膜した。こうして作製された素子にさらに実施例1と同様な方法により陰極を形成し、有機EL素子を作製した。
【0073】
得られた有機EL素子の陽極と陰極の間に直流電圧を17V印加したところ、41500cd/m2、CIE色度座標(0.16,0.17)@1000cd/m2、5.6lm/W@200cd/m2の青色発光が得られた。上記値は輝度1000cd/m2でのCIE色度座標(X、Y)および輝度200cd/m2での発光効率Z(lm/W)を意味する。この素子の駆動試験を窒素中において初期輝度100cd/m2で行った結果、輝度半減時間は20000時間以上であった。また、この素子を窒素中で20000時間保存した後、ダ−クスポットと呼ばれる非発光部を観測した結果、成膜直後に4〜5μmであったものは保存後も5〜7μmと大きな変化はなく、成長は認められなかった。さらに、窒素中85℃環境下において初期輝度200cd/m2で駆動試験を行った結果、輝度半減時間は850時間であった。
【0074】
実施例3
実施例2において、発光ゲスト材料である4,4’−ビス〔2−{4−(N,N−ジ(4−メチルフェニル)アミノ)フェニル}ビニル〕ビフェニルを使用しないこと以外は、実施例2と同様の操作を行い、有機EL素子を作製した。
【0075】
得られた有機EL素子の陽極と陰極の間に直流電圧を17V印加したところ、39500cd/m2、CIE色度座標(0.14,0.14)@1000cd/m2、4.91m/W@200cd/m2の青色発光が得られた。上記値は輝度1000cd/m2でのCIE色度座標(X、Y)および輝度200cd/m2での発光効率Z(lm/W)を意味する。この素子の駆動試験を窒素中において初期輝度100cd/m2で行った結果、輝度半減時間は20000時間以上であった。また、この素子を窒素中で20000時間保存した後、ダ−クスポットと呼ばれる非発光部を観測した結果、成膜直後に4〜5μmであったものは保存後も5〜7μmと大きな変化はなく、成長は認められなかった。さらに、窒素中85℃環境下において初期輝度200cd/m2で駆動試験を行った結果、輝度半減時間は640時間であった。
【0076】
比較例3
発光層ホストとして、4,4’−ビス(2,2−ジフェニルビニル)ビフェニルを45nm、電子輸送層5として、トリス(8−キノリノール)アルミニウムを真空蒸着法により35nm形成した以外は、実施例2と同様の操作を行い、有機EL素子を作製した。
【0077】
この有機EL素子の陽極と陰極の間に直流電圧を17V印加したところ、17000cd/m2の青色発光が得られた。実施例2と比較すると、CIE色度座標は大きい差がみられなかったが、最高輝度、効率、寿命の点で差がみられた。さらに、窒素中85℃環境下において初期輝度200cd/m2で駆動試験を行った結果、輝度半減時間は210時間であった。
【0078】
比較例4
電子輸送層としてビス(2−メチル−8−キノリノール)(1−フェノラート)ガリウムを単独で用いること以外は、実施例2と同様にして有機EL素子を作製した。この有機EL素子は、窒素中85℃環境下において初期輝度200cd/m2で駆動試験を行った結果、輝度半減時間は270時間であった。
【0079】
以上の実施例1〜3、比較例1〜4の有機EL素子について、▲1▼陽極と陰極の間に直流電圧を17V印加したときの輝度(17V印加による輝度)、▲2▼素子の駆動試験を窒素中において初期輝度100cd/m2で行ったときの輝度半減時間(初期輝度100cd/m2での輝度半減時間:室温)、▲3▼素子の駆動試験を窒素中85℃環境下において初期輝度200cd/m2で行ったときの輝度半減時間(初期輝度200cd/m2での輝度半減時間:85℃)のデータを表3に示す。
【0080】
【表3】
【0081】
▲1▼17V印加による輝度は30000cd/m2以上、▲2▼初期輝度100cd/m2での輝度半減時間:室温は20000時間以上、▲3▼初期輝度200cd/m2での輝度半減時間:85℃は500時間以上を特性良好の判断基準とすることができる。なお、比較例3は、電子輸送層の相違を実施例2と比較するものであるが、発光層ホスト材料も異なる。発光層ホスト材料の相違は、特性への影響は小さく、実施例2と同じホスト材料を使用してもほぼ同等であり、電子輸送層の相違が特性に大きく影響することがわかる。
【0082】
【発明の効果】
本発明に係る有機EL素子は、電界励起型発光の無機EL素子と異なり、陽極から正孔キャリアを、陰極から電子キャリアを注入し、これらキャリアが再結合することにより発光するキャリア注入型素子であり、発光層と電荷輸送層を組み合わせた積層型素子型構造となっているため、発光材料と電荷輸送材料の適切な組み合わせとすることにより、陽極からの正孔注入あるいは陰極からの電子注入の際のエネルギー障壁が低減し、電荷の注入が容易になるとともに、電荷輸送層が発光層から正孔または電子が通り抜けることを抑えるブロッキング層として働く。これにより発光層中の正孔と電子の数的バランスが良くなる。その結果、正孔と電子との再結合が有効に行われるようになりEL発光効率が向上することができた。
【0083】
前記したような本発明に係る有機EL素子に使用される特定の材料、素子構造とすることにより、陽極から注入された正孔が電子輸送層において確実にブロックされ、かつ陰極より注入された電子が発光層でブロックされることにより、キャリアの再結合効率が向上する。このため、青色発光素子においてもEL発光効率の低下が無く、最高輝度も従来のAlq3を用いる場合より大きくすることが可能となった。また、正孔の通り抜けがなく、電力効率も良いため、低消費電力化が図れ、また低負荷条件(低印加電圧)で駆動できるため、素子の寿命も長くすることができた。さらに、電子輸送層のイオン化ポテンシャルを大きくすることにより、青色発光層のエネルギーギャップを大きくすることができ、したがって発光波長の短波長化が可能となった。これにより、従来の材料では困難であった色純度、色度(0.25,0.25)以下の青色発光が可能となった。
【0084】
また、本発明で用いられる電子輸送材料は、ガラス転移温度が高く、成膜性、膜質安定性が非常に良く耐熱性が高いため、従来有機EL素子が苦手とされた85℃の高温駆動、高温保存等、素子の高耐熱化が図れた。
【0085】
また、このような上記有機EL素子を用いて有機ELディスプレイを製造できるため得られたディスプレイは高輝度化、色度改善が図れ、320×240ピクセル単純マトリックス駆動(Duty1/120)のカラー1/4VGAパネルが作製可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る有機EL素子の第1の構成例を示す図である。
【図2】本発明に係る有機EL素子の第2の構成例を示す図である。
【図3】本発明に係る有機EL素子の第3の構成例を示す図である。
【図4】本発明に係る有機EL素子に使用される材料のエネルギーダイアグラムを模式的に示す図である。
【図5】従来の有機EL素子に使用される材料のエネルギーダイアグラムを模式的に示す図である。
【符号の説明】
1 ガラス基板
2 陽極
3 陰極
4 正孔注入層
5 正孔輸送層
6 発光層
7 電子注入層
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an organic EL element (organic electroluminescence element). More specifically, the present invention relates to a blue organic EL element having high luminous efficiency, high luminance, and long life and an organic EL display using the same.
[0002]
[Prior art]
The organic EL element is promising as a self-luminous flat display element. Unlike an inorganic EL element, the organic EL element is driven by alternating current and does not have a restriction that it is necessary to apply a high voltage, and it is considered that multicolorization is easy due to the diversity of organic compounds. For this reason, it is expected to be applied to color displays and the like, and research is actively conducted.
[0003]
When an organic EL element is applied to a color display, it is necessary to obtain light emission of three colors of red, green, and blue which are three primary colors. Of these, many examples of green light emission have been reported. For example, green elements include elements using tris (8-quinolinol) aluminum (Applied Physics Letters 51, P913 (1987)), elements using diarylamine derivatives. (Japanese Patent Laid-Open No. 8-53397) is known.
[0004]
Regarding organic EL elements that can emit red light, for example, Japanese Patent No. 2795932 provides an organic EL element in which blue light emission is wavelength-converted in a fluorescent dye layer, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-272854. Kaihei 7-288184, JP-A-8-286033, etc. describe inventions of red light emitting organic EL elements in which a light emitting layer capable of emitting green or blue light is doped with a red fluorescent dye.
[0005]
As for the blue light emitting element, an element using a stilbene compound (Japanese Patent Laid-Open No. 5-295359), an element using a triarylamine derivative (Japanese Patent Laid-Open No. 7-53955), an element using a tetraaryldiamine derivative (Japanese Patent Laid-Open No. No. 8-48656) and devices using a styrylated biphenyl compound (Japanese Patent Laid-Open No. 6-132080) are known.
[0006]
The organic EL element is a carrier injection type element that emits light by injecting hole carriers from the anode and electron carriers from the cathode, and recombining these carriers, unlike the inorganic EL element of electric field excitation type light emission. In order to improve the performance of such an organic EL element, a laminated element in which a light-emitting layer and a charge transport layer are combined is more desirable than a single-layer element composed only of a light-emitting layer. This is because, in a laminated element, an appropriate combination of a light emitting material and a charge transport material reduces an energy barrier when injecting holes from the anode or electrons from the cathode, facilitating injection of charges, The charge transport layer functions as a blocking layer that suppresses passage of holes or electrons from the light emitting layer. As a result, the numerical balance between holes and electrons in the light-emitting layer is improved, and as a result, recombination is effectively performed and EL light emission efficiency is considered to be improved. Therefore, in order to produce a highly efficient organic EL element, improvement of the blocking property of holes and electrons at the interface between the light emitting layer and the charge transport layer becomes an issue.
[0007]
Conventionally, in the case of a red or green light emitting layer that also has hole transportability, since the energy gap of the light emitting material is relatively small, there are many electron transport materials having a larger ionization potential than the light emitting material. However, unlike red and green light-emitting materials, blue light-emitting materials have a large energy gap (energy difference between HOMO-LUMO levels), and are usually tris (8-quinolinol) aluminum, bis. (8-Quinolinol) The ionization potential is larger than the electron transport layer such as 8-hydroxyquinoline metal complexes such as magnesium and oxadiazole derivatives. As shown in FIG. 5, for example, tris (8-quinolinol) aluminum (Alq), which is generally widely used as an electron transport material or a green light emitting material, for example.Three) Has an ionization potential of 5.67 and good carrier transportability and film formability, but 4,4′-bis (2,2′-diphenylvinyl) biphenyl, which is an example of a hole transporting blue light-emitting material. Since the value is smaller than the ionization potential 5.9 of (DPVBi), the hole blocking property is small for the hole transporting blue light emitting material. For this reason, holes pass through, and thus there are disadvantages such as a decrease in EL emission efficiency based on a decrease in hole-electron recombination efficiency, a decrease in maximum luminance, and a change in emission site.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention aims to ameliorate the problems of the above blue organic EL elements. I. In the E chromaticity diagram (1931), blue elements in the BLUE, GREENISH BLUE, and PURPLISH BLUE regions whose X and Y coordinates are (0.25, 0.25) or less are improved in brightness, efficiency, and lifespan. For the purpose.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides organic EL elements and organic EL displays shown in the following [1] to [8].
[0010]
[1] An organic EL device having a light emitting layer made of an organic compound thin film and an electron transporting layer between different electrodes, and the light emitting layer emits blue light, wherein the electron transporting layer has the following general formula (1) The organic EL element characterized by containing the compound represented by these.
[Chemical 9]
(M in the general formula (1) represents a metal atom. R1~ R6Each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkoxy group, a substituted or unsubstituted aryl group, a substituted or unsubstituted aryloxy group, a substituted or unsubstituted cyclooxy group. Represents an alkyl group or a cyano group, R1~ R6At least one of them is a substituted or unsubstituted aryl group, and R1~ R6May be the same or different. L is a coordination having a halogen atom, a substituted or unsubstituted alkoxy group, a substituted or unsubstituted aryloxy group, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted aryl group, or a substituted or unsubstituted cycloalkyl group Represents a child. n represents 1 or 2, and when n is 2, R1~ R6The groups represented by the same symbols may be the same or different. )
[0011]
[2] R in the compound represented by the general formula (1)FourIs an aryl group. The organic EL device of [1], wherein
[0012]
[3] The organic EL device of [2], wherein the compound represented by the general formula (1) is a compound of the following formula (1a).
Embedded image
[0013]
[4] The organic EL device of [2], wherein the compound represented by the general formula (1) is a compound of the following formula (1b).
Embedded image
[0014]
[5] The organic EL device according to [1] to [4], wherein the electron transport layer contains a plurality of compounds represented by the general formula (1).
[0015]
[6] The organic EL device according to [5], wherein the electron transport layer contains the compound of the formula (1a) and the compound of the formula (1b).
[0016]
[7] The light emitting layer contains a compound represented by the following general formula (2) or the following general formula (3) and a compound represented by the following general formula (4) [1] Organic EL element of [6].
Embedded image
(Where R1~ RFourEach independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, an aryloxy group, an amino group, or a cyano group, and when n is plural,1~ RFourThe groups having the same symbol represented by the above may be the same or different, and RFiveAnd R6Each independently represents an aryl group having 6 to 12 carbon atoms which may have a substituent, and n represents an integer of 3 to 6. )
Embedded image
(Wherein M represents a metal atom, R11~ R19Each independently represents one selected from a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, and an aryloxy group, which may be the same or different, and R11~ R14, R15~ R19May combine with each other to form a saturated or unsaturated ring, RaIs R11~ R19A group which may have the same substituent as RbIs a heteroatom and RaAnd RbMay independently or combine with each other to form a heterocycle, n represents 2 or 3, and R represents a divalent group. )
Embedded image
(Where Rtwenty one~ Rtwenty fourEach independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, an aryloxy group, an amino group, an alicyclic ring, or a heterocyclic ring;twenty one~ Rtwenty fourThe groups having the same symbol represented by the above may be the same or different, and Rtwenty fiveAnd R26Each independently represents an aryl group which may have a substituent, and n represents a positive integer. )
[0017]
[8] An organic EL display comprising the organic EL elements of [1] to [7].
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The compound of the general formula (1) used for the electron transport layer in the present invention, for example, a metal complex using gallium as the central metal and an 8-hydroxyquinoline derivative as the ligand, has an ionization potential larger than that of the blue light-emitting layer as shown in FIG. Therefore, the hole blocking property is large, and the confinement effect of carriers in the light emitting layer and the recombination probability are increased. Therefore, a blue element with high efficiency and high luminance can be obtained. Further, since the driving conditions are relaxed, the life can be extended. Furthermore, this material has very good film formability, excellent thermal stability, and improves the heat resistance temperature of the device.
[0019]
By using the material and organic EL element structure used in the organic EL element according to the present invention, holes injected from the anode are reliably blocked in the electron transport layer, and electrons injected from the cathode emit light. Blocking with a layer improves carrier recombination efficiency. For this reason, the organic EL device according to the present invention has no reduction in luminous efficiency even in the blue light-emitting device, and the maximum luminance of the organic EL device according to the present invention is the same as that of the conventional Alq.ThreeCompared to the case of the organic EL element using the above, it can be made larger.
[0020]
Further, in the organic EL device according to the present invention, holes do not pass through and the power efficiency is much better than that of the conventional device, so that low power consumption is possible. Furthermore, in the organic EL device according to the present invention, Since the device can be driven under a low load condition, the lifetime of the element is also extended. Furthermore, by using an electron transport layer having a high ionization potential, a blue light emitting layer having a high ionization potential can be used, and accordingly, the energy gap of the blue light emitting layer can be increased accordingly. Therefore, in the organic EL device according to the present invention, the emission wavelength can be shortened. As a result, it is possible to produce an organic EL element with good blue chromaticity, which has been difficult with conventional materials, and to use various organic chromaticity elements in combination with other conventional organic EL elements. Can be generated.
[0021]
The organic EL device according to the present invention has a light emitting layer made of an organic compound thin film and an electron transport layer between a cathode and an anode and between different electrodes, and examples thereof include the following three combinations. It is done.
(1) Anode, light emitting layer, electron transport layer, cathode (see FIG. 1)
(2) Anode, hole transport layer, light emitting layer, electron transport layer, cathode (see FIG. 2)
(3) Anode, hole injection layer, hole transport layer, light emitting layer, electron transport layer, cathode (see FIG. 3)
The hole transport layer and the hole injection layer are both intermediate layers made of an organic thin film provided between the anode and the light emitting layer in order to facilitate the movement of holes from the anode to the light emitting layer. Is a hole transport layer and the smaller ionization potential is referred to as a hole injection layer.
[0022]
The anode used in the organic EL device according to the present invention injects holes into a hole transport layer (a hole injection layer when a hole injection layer is provided, or a light emitting layer when a hole transport layer is not provided). It is effective to have an ionization potential and work function of 4.5 eV or more. Specific examples of the anode material used in the present invention include indium tin oxide alloy (ITO), tin oxide (NESA), gold, silver, platinum, copper and the like.
[0023]
The hole injection material for forming the hole injection layer of the organic EL device according to the present invention is not particularly limited, and examples thereof include metal phthalocyanine or metal-free phthalocyanine represented by the structural formula (5) below. .
[0024]
Embedded image
(In the above formula, X is hydrogen, M is Cu, VO, TiO, Mg, H2It is at least one selected from more. )
[0025]
Furthermore, arylamine compounds represented by the following structural formulas (6) to (9):
[0026]
Embedded image
[0027]
And N, N′-diphenyl-N, N′-bis (α-naphthyl) -1,1′-biphenyl-4,4′-diamine (abbreviated as α-NPD).
[0028]
Moreover, the hole transport material for forming the hole transport layer used for the organic EL element of this invention is not specifically limited. As such a material, any compound can be used as long as it is a compound usually used as a hole transport material. As such a hole transport material, for example, a diamine compound represented by the following structural formula (10),
[0029]
Embedded image
[0030]
Bis (di (p-tolyl) aminophenyl) -1,1-cyclohexane, N, N′-diphenyl-N, N′-bis (3-methylphenyl) -1,1′-biphenyl-4, 4 '-Diamine, N, N'-diphenyl-N, N'-bis (α-naphthyl)-(1,1'-biphenyl) -4,4'-diamine, and the like, and triamine compounds, tetraamines And similar compounds and starburst type molecules.
[0031]
In addition, as the cathode of the organic EL device according to the present invention, a material having a work function smaller than that of the anode can be preferably selected in order to effectively inject electrons into the electron transport layer. Although it does not specifically limit as such a cathode material, Specifically, elements, such as an indium, aluminum, and magnesium, magnesium-indium, magnesium-aluminum, aluminum-lithium, magnesium-silver etc. alloy, or the said element and said alloy And mixed metals or alloys can be used.
[0032]
Materials used for electron transport layer or electron injection layer
The electron transport layer or the electron injection layer of the organic EL device according to the present invention contains at least one compound represented by the general formula (1). There is no clear difference between the electron transport layer and the electron injection layer, and both are intermediate layers provided between the cathode and the light emitting layer to facilitate the movement of electrons to the light emitting layer. In a two-layer structure, the ionization potential with the larger ionization potential is sometimes referred to as the electron injection layer, and the smaller with the electron transport layer as the electron transport layer. It is as a layer.
[0033]
Examples of the compound represented by the general formula (1) include R1~ R6Wherein at least one of them is a substituted or unsubstituted aryl group, in particular RFourIs preferably an aryl group. R1~ R6Having at least one substituted or unsubstituted aryl group improves the heat resistance of the electron transport material, i.e., increases Tg, makes it difficult for crystallization to occur in a high temperature environment, and Good film formability.
[0034]
As an example of the compound represented by the above general formula (1), specifically, the compound bis (2-methyl-5-phenyl-8-quinolinol) (1-phenolate) gallium of the above formula (1a) And the compound bis (2-methyl-5-phenyl-8-quinolinol) chlorogallium of the formula (1b). Moreover, it is preferable that an electron carrying layer contains multiple types of compounds represented by General formula (1), especially the compound of Formula (1a) and the compound of Formula (1b). As specific heat resistance and film formability data, the compound of formula (1a) has a surface roughness R of a single layer film at Tg: 118 ° C. at room temperature.Z: 2.56 nm, surface roughness R after processing the same monolayer film at 85 ° C. for 10 minutesZ: Surface roughness R of monolayer film at room temperature with 3.31 nm, compound of formula (1a) and compound of formula (1b) 9: 1Z: Surface roughness R after processing the same monolayer film at 85 ° C. for 10 minutes: 1.97 nmZ: 2.05 nm. In contrast, the 5-position (R) of the compound of formula (1a)FourBis- (2-methyl-8-quinolinol) (1-phenolate) gallium having no phenyl group is equivalent to the surface roughness R of the monolayer film at Tg: 89 ° C. at room temperature.Z: Surface roughness R after treating the same monolayer film at 3.96 nm at 85 ° C. for 10 minutesZ: 18.97 nm. From these, when an aryl group is introduced as a substituent in the compound of formula (1), Tg is improved, and unevenness due to crystallization of the surface is suppressed in a high-temperature atmosphere, and in particular, when a plurality of compounds are used, suppression of crystallization is suppressed. It is suggested that it is remarkable. When an aryl group is introduced, the ionization potential tends to decrease, but RFourIn the case of having an aryl group, the heat resistance is improved, the increase in ionization potential is small, and the property balance is good. The ionization potential of the compound of formula (1a) is 6.00, and the ionization potential of the compound of formula (1b) is 5.93.
[0035]
The electron transport layer or the electron injection layer of the organic EL device according to the present invention is formed of a single layer, a mixed layer, or a multilayer by using the materials described above alone or in combination of two or more. When the electron transport layer of the organic EL device according to the present invention has a two-layer structure, the one having a higher ionization potential is generally referred to as an electron injection layer (a smaller one is referred to as an electron transport layer). . In the present invention, among materials used for the electron transport layer described above, it is preferable to select a material having a Tg measured by DSC (Differential Scanning Calorimetry) exceeding 80 ° C., more preferably , Tg is preferably 85 ° C. or higher.
[0036]
Furthermore, when a plurality of types of organometallic complexes represented by the general formula (1) are contained in the electron injection layer or the electron transport layer, the luminance can be kept high. That is, when only one kind of the above organometallic complex is used in the electron injection layer or the electron transport layer, the aggregation and crystallization of the thin film progresses when used at a high temperature for a long time, and the electron injection property or the electron transport property is deteriorated. Tend. On the other hand, when two or more of the above organometallic complexes are contained, the amorphousness (amorphous property) becomes high, so that aggregation and crystallization hardly occur even when used for a long time. Therefore, electron injection characteristics or electron transport characteristics Can be suppressed. When a plurality of types of electron transport materials are contained, although the decrease in electron transport characteristics can be reduced as compared with the case of a single substance, the initial characteristics are decreased. % Is preferable, and if it is larger than 99%, the effect of suppressing the decrease in electron transport properties is small, which is not preferable.
[0037]
Materials used for light emitting layer
The material used for the light emitting layer of the organic EL device of the present invention is not particularly limited except that the ionization potential is smaller than that of the electron transport layer, and any compound that is usually used as a blue light emitting material can be used. It is desirable to contain one or more compounds selected from the formulas (2) to (3). However, when a hole transport layer is used in combination, one having a higher ionization potential than the hole transport layer is used.
[0038]
More specifically, examples of the compound of the formula (2) include compounds shown in Table 1 below.
[0039]
[Table 1]
[0040]
More specifically, examples of the compound of the formula (3) include compounds of the following formulas (3-1) to (3-3).
[0041]
Embedded image
[0042]
In formulas (3-1) to (3-3), M and R11~ R19And n have the same meaning as in formula (3). Examples of such a benzoxazole compound represented by the formula (3-1), an oxadiazol compound represented by the formula (3-2), and an imidazole compound represented by the formula (3-3) include: Compounds as shown in Table 2 below are mentioned. Unless otherwise indicated, the compound represented by this Table 2 contains all the compounds represented by Formula (3-1)-(3-3). That is, for example, in Table 2, Compound No. In the compound of 301, the compound corresponding to the formula (3-1) is a compound of the formula (17) described later, and the compound corresponding to the formula (3-2) is Zn (IMZ).2Thus, the compound corresponding to the formula (3-3) becomes a compound of the formula (18) described later.
[0043]
[Table 2]
[0044]
Moreover, you may dope by using the said compound as a host, the amino substituted distyryl arylene derivative shown by following formula (11)-(13), a perylene derivative, etc. as a guest.
[0045]
Embedded image
[0046]
Examples of the compounds represented by the general formulas (2) and (3) include Japanese Patent Publication No. 7-119407, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-231970, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-199162, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-333569, Examples thereof include compounds disclosed in JP-A-8-333283. Examples of such compounds are:
[0047]
Embedded image
[0048]
Embedded image
[0049]
Furthermore, tris [(2-phenyl-5-m-phenoxy) -1,3,4-oxadiazole] aluminum (Al (OXD)Three) (One of compound No. 305 in Table 2 represented by formula (3-2)) and the like.
[0050]
In the present invention, the compound represented by the general formula (2) or (3) may be doped as a host and the compound represented by the general formula (4) as a guest. As a result, the light emission performance is further improved, and aggregation is less likely to occur due to doping, thereby improving the heat resistance and the light emission lifetime. In particular, the case where the compound represented by the general formula (2) is a host and the compound represented by the general formula (4) is a guest is preferable. In this case, in the compound represented by the general formula (4), Rtwenty one~ Rtwenty fourIs a hydrogen atom, Rtwenty fiveAnd R26Is more preferably a phenyl group, and n is 1 to 6, particularly 3. The above effect can be obtained because the chemical structures of the host material and guest material are similar.
[0051]
Next, a method for forming an organic EL element according to the present invention will be described. The formation method of each layer of the organic EL element according to the present invention is not particularly limited. The organic thin film layer used in the organic EL device of the present invention can be formed by a known method. Examples of such a method include a vacuum deposition method, a molecular beam deposition method, and a coating method. As the coating method, for example, it can be formed by a dipping method, a spin coating method, a casting method or the like using a solution or a dispersion. By forming each layer as shown in the above configuration by such a method, the organic EL element according to the present invention can be formed.
[0052]
The film thickness of each organic layer of the organic EL device according to the present invention is not particularly limited. In general, however, if the film thickness is too thin, defects such as pinholes are likely to occur. Necessary and inefficient. For this reason, it is preferable to form the film thickness of each organic layer in the range of, for example, several nm to 1 μm.
[0053]
The electron transport material represented by the general formula (1) of the present invention is a known method using, for example, a gallium compound and a compound having a ligand residue of the formula (1) represented by the following formula (19) as raw materials. Can be synthesized. In addition, as M in the other formula (1), a trivalent metal having higher ionization energy than aluminum can be applied.
[0054]
Embedded image
[0055]
Examples of the gallium compounds include, but are not limited to, ionic gallium compounds such as alkyl gallium, gallium alkoxide, gallium halide, gallium nitride, and gallium oxide. Further, the ligand of the general formula (19) can have a 2-coordinate quinoline residue such as 8-hydroxyquinoline, 2-methyl-8-hydroxyquinoline, and the L ligand includes fluorine, Residues containing halogens such as chlorine, bromine and iodine, alkoxy groups which may have a substituent, aryloxy groups which may have a substituent, and alkyl groups which may have a substituent Etc., and these can have one coordination. Such a complex of the general formula (1) used in the present invention, the ligand of the general formula (19) and the ligand of the L are polar organic solvents, for example, alcohols such as methanol and ethanol. It can be obtained by reacting in an ionic solvent such as a solvent, or a nonpolar solvent such as an aromatic solvent such as benzene or toluene, or an alicyclic solvent such as tetrahydrofuran.
[0056]
Moreover, the luminescent material represented by General formula (2) used for this invention is compoundable by a well-known method. A method of deprotonating a phosphonic acid ester having a phenyl group by allowing a base to act in the presence of a solvent as described above, followed by alkenylation (for example, Wittig reaction) by adding a carbonyl compound such as benzophenone, or adding a phosphonic acid ester to a base And deprotonating, and then reacting with a dialdehyde compound having a phenyl group to alkene (the same reaction as described above, for example, Wittig reaction). As the above-mentioned base, alkyl alkali metal salts such as alkyl lithium, alkali metal hydrides such as lithium aluminum hydride and sodium hydride, sodium amide, caustic soda and the like can be used.
[0057]
Moreover, the luminescent material represented by the general formula (3) used in the present invention can be synthesized by a known method. For example, benzoic acid chloride and benzoic hydrazide are reacted in the presence of dioxane to form diacyl hydrazide, dehydrated to form an oxadiazole skeleton, and then the protective group is eliminated. Next, the compound having an oxadiazole residue obtained by removing the protecting group and a zinc compound, for example, zinc acetate, in the presence of a polar solvent such as alcohol such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, or n-hexane Reaction in the presence of a nonpolar solvent such as oxadiazole zinc complex.
[0058]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is limited to a following example and is not interpreted.
[0059]
Ionization potential
The ionization potential of each material was measured by depositing each material to be obtained on a glass substrate and using AC-1 manufactured by Riken Keiki Co., Ltd. under atmospheric pressure and 24 ° C. and relative humidity of 40%. In addition, the film formation used the method similar to the film formation mentioned later.
[0060]
Tg (glass transition temperature)
The material used for the electron transport layer was measured using DSC-50 manufactured by Shimadzu Corporation.
[0061]
Example 1
FIG. 3 shows a cross-sectional structure of the organic EL element according to Example 1. The organic EL element according to this example includes a glass substrate 1, an anode 2 and a cathode 3 formed on the glass substrate 1, a hole injection layer 4 sandwiched between the anode 2 and the cathode 3, a positive electrode It consists of a hole transport layer 5, a light emitting layer 6, and an electron transport layer 7.
[0062]
Hereinafter, a manufacturing procedure of the organic EL element according to Example 1 will be described. First, ITO (indium tin oxide) was formed on a glass substrate by sputtering so as to have a film thickness of 1300 mm (130 nm), and the anode 2 was obtained. The sheet resistance at this time was 12Ω / □. The prepared ITO glass substrate was subjected to ultrasonic cleaning with pure water and isopropyl alcohol, and then dried on boiling isopropyl alcohol. Furthermore, after this substrate was cleaned by a UV ozone cleaning device, it was attached to a substrate holder of a vacuum deposition device.
[0063]
Next, 100 mg of 4-phenyl-4 ′, 4 ″ -bis [di (3-methylphenyl) amino] triphenylamine as a hole injection layer and α-NPD as a hole transport layer in a molybdenum boat. 100 mg, 9,10-bis [4- (2,2-diphenylvinyl) phenyl] anthracene as the light emitting layer, and bis (2-methyl-5-phenyl-8-quinolinol) (1-phenolate) as the electron transport layer ) 100 mg of gallium was added and attached to different energizing terminals. Bis (2-methyl-5-phenyl-8-quinolinol) (1-phenolate) gallium has an ionization potential of 6.00 eV and Tg of 118 ° C.
[0064]
1 × 10 in the vacuum layer-FourAfter exhausting to Pa, the boat containing 4-phenyl-4 ′, 4 ″ -bis [di (3-methylphenyl) amino] triphenylamine was energized, and the film thickness was 0.3 nm / Sec. Film formation was performed until the thickness reached 35 nm. Next, the boat containing α-NPD was energized to form a film at a deposition rate of 0.3 nm / Sec until the film thickness reached 15 nm. Next, the boat containing 9,10-bis [4- (2,2-diphenylvinyl) phenyl] anthracene was energized to form a film at a deposition rate of 0.3 nm / Sec until a film thickness of 45 nm was reached. Next, a boat containing bis (2-methyl-5-phenyl-8-quinolinol) (1-phenolate) gallium was energized to form a film at a deposition rate of 0.3 nm until a film thickness of 35 nm was reached.
[0065]
A stainless-steel shadow mask was attached to the top of the device thus fabricated. Here, 3 g of aluminum was put into a BN boat and attached to a terminal for energization. Similarly, 500 mg of Li was placed in a tungsten filament and attached to another energizing terminal. Vacuum layer 1x10-FourAfter evacuating to Pa, energization was performed so that the deposition rate of aluminum was 0.4 nm / Sec, and at the same time, energization was performed using another deposition power source so that the deposition rate of lithium was 0.02 to 0.03 nm / Sec. . When the vapor deposition rates of both materials have stabilized, the shutter is opened, and when the mixed film thickness reaches 30 nm, the lithium evaporation power supply is turned off, and further, the aluminum film is formed until the aluminum film has a thickness of 170 nm. 3 was formed to produce an organic EL element.
[0066]
When a DC voltage of 17 V was applied between the anode and the cathode of the obtained organic EL element, 38500 cd / m2, CIE chromaticity coordinates (0.15, 0.14) @ 1000 cd / m24.8lm/W@200cd/m2Of blue light emission was obtained. The above value is luminance 1000 cd / m2CIE chromaticity coordinates (X, Y) and luminance at 200 cd / m2Means the luminous efficiency Z (lm / W). The driving test of this element was conducted at an initial luminance of 100 cd / m in nitrogen.2As a result, the luminance half time was 20000 hours or more. Moreover, after storing this element in nitrogen for 20000 hours, as a result of observing a non-light-emitting portion called a dark spot, what was 5 μm immediately after film formation was not significantly changed to 5-7 μm after storage, Growth was not observed. Furthermore, the initial luminance is 200 cd / m in an environment of 85 ° C. in nitrogen.2As a result of the driving test, the luminance half time was 510 hours.
[0067]
Comparative Example 1
1,4-bis [4- (2,2-diphenylvinyl) naphthyl] benzene as a light emitting layer is 45 nm, and 2- (4-biphenylyl) -5- (4-t-butylphenyl) -1, as an electron transport layer An organic EL device was produced in the same manner as in Example 1 except that 35-nm of 3,4-oxadiazole was formed by vacuum deposition.
[0068]
When a DC voltage of 17 V was applied between the anode and cathode of this organic EL element, 13700 cd / m2Of blue light emission was obtained. Compared to Example 1, there was no significant difference in CIE chromaticity coordinates, but there was a difference in terms of maximum luminance, efficiency, and lifetime. Furthermore, the initial luminance is 200 cd / m in an environment of 85 ° C. in nitrogen.2As a result of the driving test, the luminance half time was 80 hours.
[0069]
Comparative Example 2
An organic EL device was produced in the same manner as in Example 1 except that bis (2-methyl-8-quinolinol) (1-phenolate) gallium was used as the electron transport layer. This organic EL device has an initial luminance of 200 cd / m in an environment of 85 ° C. in nitrogen.2As a result of the drive test, the luminance half time was 180 hours.
[0070]
Example 2
A cross-sectional structure of an organic EL device according to Example 2 is shown in FIG. The organic EL element according to this example includes a glass substrate 1, an anode 2 and a cathode 3 formed on the glass substrate 1, a hole injection layer 4 sandwiched between the anode 2 and the cathode 3, a positive electrode It consists of a hole transport layer 5, a light emitting layer 6 made of a host and a dopant, and an electron transport layer 7.
[0071]
An ITO glass substrate prepared in the same manner as in Example 1 was mounted on a vapor deposition machine, and five crucibles made of high-purity graphite were prepared, and 4-phenyl-4 ′ and 4 ′ were separately used as hole injection layers. 1 g of '-bis [di (3-methylphenyl) amino] triphenylamine, N, N'-diphenyl-N, N'-bis (α-naphthyl) -1,1'-biphenyl- as a hole transport layer 1 g of 4,4′-diamine (α-NPD), 1 g of 9,10-bis [4- (2,2-diphenylvinyl) phenyl] anthracene as the luminescent host material, and 4,4′-bis [ 0.5 g of 2- {4- (N, N-di (4-methylphenyl) amino) phenyl} vinyl] biphenyl and bis (2-methyl-5-phenyl-8-quinolinol) (1- Fenora 1 g of a mixture (weight ratio 9: 1) of gallium and bis (2-methyl-5-phenyl-8-quinolinol) chlorogallium was added to each of the terminals for energization.
[0072]
8 × 10 in the vacuum layer-FiveAfter exhausting to Pa, a hole injection layer and a hole transport layer were formed in the same film thickness as in Example 1 in the same manner as in Example 1. Next, the host 9,10-bis [4- (2,2-diphenylvinyl) phenyl] anthracene and the guest 4,4′-bis [2- {4- (N, N-di (4-methyl)] [Phenyl) amino) phenyl} vinyl] biphenyl is energized, and the current is controlled so that the host becomes 0.3 nm / Sec and the guest becomes 0.02 to 0.03 nm / Sec, and both are stable. At the same time, vapor deposition was started at the same time, and the film was formed until the film thickness reached 45 nm. Next, an electric current was passed through a crucible containing a mixture of bis (2-methyl-5-phenyl-8-quinolinol) (1-phenolate) gallium and bis (2-methyl-5-phenyl-8-quinolinol) chlorogallium. The film was formed at a deposition rate of 0.3 nm until the film thickness reached 35 nm. A cathode was further formed on the device thus prepared in the same manner as in Example 1 to prepare an organic EL device.
[0073]
When a DC voltage of 17 V was applied between the anode and the cathode of the obtained organic EL element, 41500 cd / m2, CIE chromaticity coordinates (0.16, 0.17) @ 1000 cd / m25.6 lm / W @ 200 cd / m2Of blue light emission was obtained. The above value is luminance 1000 cd / m2CIE chromaticity coordinates (X, Y) and luminance at 200 cd / m2Means the luminous efficiency Z (lm / W). The driving test of this element was conducted at an initial luminance of 100 cd / m in nitrogen.2As a result, the luminance half time was 20000 hours or more. In addition, after storing this device in nitrogen for 20000 hours, a non-light emitting portion called a dark spot was observed. As a result, what was 4 to 5 μm immediately after the film formation was 5 to 7 μm after storage. There was no growth. Furthermore, the initial luminance is 200 cd / m in an environment of 85 ° C. in nitrogen.2As a result of performing a driving test with, the luminance half time was 850 hours.
[0074]
Example 3
In Example 2, the light emitting guest material 4,4′-bis [2- {4- (N, N-di (4-methylphenyl) amino) phenyl} vinyl] biphenyl was used except that it was not used. Operation similar to 2 was performed and the organic EL element was produced.
[0075]
When a DC voltage of 17 V was applied between the anode and the cathode of the obtained organic EL element, 39500 cd / m2, CIE chromaticity coordinates (0.14, 0.14) @ 1000 cd / m24.91m/W@200cd/m2Of blue light emission was obtained. The above value is luminance 1000 cd / m2CIE chromaticity coordinates (X, Y) and luminance at 200 cd / m2Means the luminous efficiency Z (lm / W). The driving test of this element was conducted at an initial luminance of 100 cd / m in nitrogen.2As a result, the luminance half time was 20000 hours or more. In addition, after storing this device in nitrogen for 20000 hours, a non-light emitting portion called a dark spot was observed. As a result, what was 4 to 5 μm immediately after the film formation was 5 to 7 μm after storage. There was no growth. Furthermore, the initial luminance is 200 cd / m in an environment of 85 ° C. in nitrogen.2As a result of the drive test, the luminance half time was 640 hours.
[0076]
Comparative Example 3
Example 2 except that 4,4′-bis (2,2-diphenylvinyl) biphenyl was formed as a light emitting layer host at 45 nm and tris (8-quinolinol) aluminum was formed as an electron transport layer 5 by vacuum deposition at 35 nm. The same operation was performed to produce an organic EL device.
[0077]
When a DC voltage of 17 V was applied between the anode and cathode of this organic EL element, 17000 cd / m2Of blue light emission was obtained. Compared with Example 2, the CIE chromaticity coordinates were not significantly different, but were different in terms of maximum luminance, efficiency, and lifetime. Furthermore, the initial luminance is 200 cd / m in an environment of 85 ° C. in nitrogen.2As a result of the driving test, the luminance half time was 210 hours.
[0078]
Comparative Example 4
An organic EL device was produced in the same manner as in Example 2 except that bis (2-methyl-8-quinolinol) (1-phenolate) gallium was used alone as the electron transport layer. This organic EL device has an initial luminance of 200 cd / m in an environment of 85 ° C. in nitrogen.2As a result of the drive test, the luminance half time was 270 hours.
[0079]
Regarding the organic EL elements of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 4 described above, (1) luminance when a DC voltage of 17 V is applied between the anode and the cathode (luminance by applying 17 V), and (2) driving of the element Test in nitrogen with initial brightness of 100 cd / m2Brightness half-time (when the initial brightness is 100 cd / m2(3) Luminance half-life at room temperature), (3) Element drive test under nitrogen at 85 ° C. in an initial luminance of 200 cd / m2Brightness half-time (initial brightness 200 cd / m2Table 3 shows the data of luminance half-life at 85 ° C.
[0080]
[Table 3]
[0081]
(1) Luminance by applying 17V is 30000 cd / m22) Initial luminance 100 cd / m2Luminance half-time at: room temperature is 20000 hours or longer, (3) initial luminance is 200 cd / m2Luminance half time at: 85 ° C., 500 hours or more can be used as a criterion for determining good characteristics. In Comparative Example 3, the difference in the electron transport layer is compared with Example 2, but the host material of the light emitting layer is also different. The difference in the light emitting layer host material has little influence on the characteristics, and even when the same host material as in Example 2 is used, it is understood that the difference in the electron transport layer greatly affects the characteristics.
[0082]
【The invention's effect】
The organic EL element according to the present invention is a carrier injection type element that emits light by injecting hole carriers from the anode, electron carriers from the cathode, and recombination of these carriers, unlike the electroluminescent inorganic EL element. Yes, because it has a stacked element type structure that combines a light-emitting layer and a charge transport layer, by using an appropriate combination of a light-emitting material and a charge transport material, hole injection from the anode or electron injection from the cathode can be achieved. The energy barrier at the time is reduced, charge injection is facilitated, and the charge transport layer functions as a blocking layer that suppresses passage of holes or electrons from the light emitting layer. This improves the numerical balance between holes and electrons in the light emitting layer. As a result, the recombination of holes and electrons is effectively performed, and the EL luminous efficiency can be improved.
[0083]
By using the specific material and element structure used in the organic EL element according to the present invention as described above, holes injected from the anode are reliably blocked in the electron transport layer and electrons injected from the cathode are used. Is blocked by the light emitting layer, thereby improving the carrier recombination efficiency. For this reason, there is no decrease in EL luminous efficiency even in the blue light emitting element, and the maximum luminance is the same as the conventional Alq.ThreeIt is possible to make it larger than when using. In addition, since there is no passage of holes and power efficiency is good, power consumption can be reduced, and the device can be driven under low load conditions (low applied voltage), so that the lifetime of the element can be extended. Furthermore, by increasing the ionization potential of the electron transport layer, the energy gap of the blue light emitting layer can be increased, and therefore the emission wavelength can be shortened. As a result, it was possible to emit blue light with a color purity and chromaticity (0.25, 0.25) or less, which was difficult with conventional materials.
[0084]
In addition, since the electron transport material used in the present invention has a high glass transition temperature, excellent film formability and film quality stability, and high heat resistance, it is driven at a high temperature of 85 ° C., which has been poor at conventional organic EL devices, High heat resistance of the device, such as high temperature storage, was achieved.
[0085]
In addition, since an organic EL display can be manufactured using such an organic EL element, the display obtained can be increased in luminance and chromaticity, and the color 1/320 × 240 pixel simple matrix drive (Duty 1/120) can be achieved. A 4VGA panel can be produced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a first configuration example of an organic EL element according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a second configuration example of an organic EL element according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a third configuration example of the organic EL element according to the invention.
FIG. 4 is a diagram schematically showing an energy diagram of materials used in the organic EL device according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram schematically showing an energy diagram of materials used in a conventional organic EL element.
[Explanation of symbols]
1 Glass substrate
2 Anode
3 Cathode
4 Hole injection layer
5 Hole transport layer
6 Light emitting layer
7 Electron injection layer

Claims (8)

異極電極間に、有機化合物薄膜よりなる発光層と電子輸送層とを有し、発光層が青色に発光する有機EL素子であって、電子輸送層が、下記一般式(1)で表される化合物を含有することを特徴とする有機EL素子。
(一般式(1)中のMはアルミニウムよりイオン化エネルギーの大きい3価の金属原子を表す。R〜Rはそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換もしくは未置換のアルキル基、置換もしくは未置換のアルコキシ基、置換もしくは未置換のアリール基、置換もしくは未置換のアリールオキシ基、置換もしくは未置換のシクロアルキル基またはシアノ基を表し、R〜Rのうちの少なくとも1つは置換もしくは未置換のアリール基であり、R〜Rは同一でも異なっていてもよい。Lはハロゲン原子、置換もしくは未置換のアルコキシ基、置換もしくは未置換のアリールオキシ基、置換もしくは未置換のアルキル基、置換もしくは未置換のアリール基または置換もしくは未置換のシクロアルキル基を有する配位子を表す。nは1または2を表し、nが2のとき、R〜Rの同一記号で表される基は、同一でも異なっていてもよい。)
An organic EL element having a light emitting layer made of an organic compound thin film and an electron transport layer between different electrodes, and the light emitting layer emits blue light. The electron transport layer is represented by the following general formula (1). An organic EL device comprising a compound.
(M in the general formula (1) represents a trivalent metal atom having a higher ionization energy than aluminum. R 1 to R 6 each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or Represents an unsubstituted alkoxy group, a substituted or unsubstituted aryl group, a substituted or unsubstituted aryloxy group, a substituted or unsubstituted cycloalkyl group or a cyano group, wherein at least one of R 1 to R 6 is substituted Or an unsubstituted aryl group, and R 1 to R 6 may be the same or different, and L is a halogen atom, a substituted or unsubstituted alkoxy group, a substituted or unsubstituted aryloxy group, a substituted or unsubstituted group. A ligand having an alkyl group, a substituted or unsubstituted aryl group, or a substituted or unsubstituted cycloalkyl group is represented. Represents 1 or 2, when n is 2, the groups represented by the same symbols R 1 to R 6 may be the same or different.)
一般式(1)で表される化合物においてRがアリール基であることを特徴とする請求項1に記載の有機EL素子。The organic EL device according to claim 1, wherein R 4 in the compound represented by the general formula (1) is an aryl group. 一般式(1)で表される化合物が下記式(1a)の化合物であることを特徴とする請求項2に記載の有機EL素子。
The organic EL device according to claim 2, wherein the compound represented by the general formula (1) is a compound represented by the following formula (1a).
一般式(1)で表される化合物が下記式(1b)の化合物であることを特徴とする請求項2に記載の有機EL素子。
The organic EL device according to claim 2, wherein the compound represented by the general formula (1) is a compound represented by the following formula (1b).
電子輸送層が、一般式(1)で表される化合物を複数種含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の有機EL素子。  The organic EL device according to any one of claims 1 to 4, wherein the electron transport layer contains a plurality of compounds represented by the general formula (1). 電子輸送層が、下記式(1a)の化合物および下記式(1b)の化合物を含むことを特徴とする請求項5に記載の有機EL素子。
The organic EL device according to claim 5, wherein the electron transport layer contains a compound of the following formula (1a) and a compound of the following formula (1b).
発光層が、下記一般式(2)または下記一般式(3)で表される化合物と、下記一般式(4)で表される化合物とを含有することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の有機EL素子。
(式中R〜Rはそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、アミノ基、シアノ基を表し、nが複数のとき、異なる環のR〜Rで表される同一記号の基は、同一でも異なっていてもよく、RおよびRはそれぞれ独立に、置換基を有してもよい炭素数6〜12のアリール基を表し、nは3〜6の整数を表す。)
(式中Mは金属原子を表し、R11〜R19はそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基から選択される1種を表し、同一でも異なっていてもよく、また、R11〜R14、R15〜R19は互いに結合して飽和あるいは不飽和の環を形成してもよく、RはR11〜R19と同様の置換基を有していてもよい基であり、Rはヘテロ原子であり、RおよびRは独立に、または互いに結合してヘテロ環を形成してもよく、nは2または3を表し、Rは2価の基、例えば−O−を表す。)
(式中R21〜R24はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコシキ基、アリール基、アリールオキシ基、アミノ基、脂環、複素環を表し、nが複数のとき、異なる環のR21〜R24で表される同一記号の基は、同一でも異なっていてもよく、R25およびR26はそれぞれ独立に、置換基を有してもよいアリール基を表し、nは正の整数を表す。)
The light emitting layer contains a compound represented by the following general formula (2) or the following general formula (3) and a compound represented by the following general formula (4). The organic EL element of any one of Claims.
(Wherein R 1 to R 4 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, an aryloxy group, an amino group, or a cyano group, and when n is plural, R 1 to R of different rings) 4 may be the same or different, and R 5 and R 6 each independently represents an aryl group having 6 to 12 carbon atoms which may have a substituent, and n is Represents an integer of 3 to 6.)
(In the formula, M represents a metal atom, and R 11 to R 19 each independently represent one selected from a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, and an aryloxy group, which may be the same or different. R 11 to R 14 and R 15 to R 19 may be bonded to each other to form a saturated or unsaturated ring, and R a has the same substituent as R 11 to R 19. R b is a hetero atom, R a and R b may be independently or bonded to each other to form a heterocycle, n represents 2 or 3, Represents a divalent group such as —O—.)
(In the formula, R 21 to R 24 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, an aryloxy group, an amino group, an alicyclic ring, or a heterocyclic ring; The groups having the same symbols represented by 21 to R 24 may be the same or different, R 25 and R 26 each independently represents an aryl group which may have a substituent, and n is a positive integer. Represents.)
請求項1〜7のいずれか1項に記載の有機EL素子を搭載したことを特徴とする有機ELディスプレイ。  An organic EL display comprising the organic EL element according to any one of claims 1 to 7.
JP2001110078A 2001-04-09 2001-04-09 Organic EL element and organic EL display Expired - Lifetime JP4057250B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001110078A JP4057250B2 (en) 2001-04-09 2001-04-09 Organic EL element and organic EL display

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001110078A JP4057250B2 (en) 2001-04-09 2001-04-09 Organic EL element and organic EL display

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002313580A JP2002313580A (en) 2002-10-25
JP4057250B2 true JP4057250B2 (en) 2008-03-05

Family

ID=18961921

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001110078A Expired - Lifetime JP4057250B2 (en) 2001-04-09 2001-04-09 Organic EL element and organic EL display

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4057250B2 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI316827B (en) * 2003-02-27 2009-11-01 Toyota Jidoshokki Kk Organic electroluminescent device
WO2006046678A1 (en) 2004-10-29 2006-05-04 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Composite material, light-emittintg element, light-emitting device, and manufacturing method thereof
US8470208B2 (en) * 2006-01-24 2013-06-25 E I Du Pont De Nemours And Company Organometallic complexes
WO2009119591A1 (en) * 2008-03-25 2009-10-01 富士電機ホールディングス株式会社 Organic electroluminescence element
JPWO2011071169A1 (en) * 2009-12-11 2013-04-22 三菱化学株式会社 Organic electroluminescent device, organic EL display device, and organic EL lighting
CN106803542B (en) * 2017-01-16 2019-02-12 中国科学院长春应用化学研究所 A kind of blue organic electroluminescent device and preparation method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP2002313580A (en) 2002-10-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3650552B2 (en) Organic electroluminescence device and panel using the same
JP4623223B2 (en) Organic EL device
JP3835454B2 (en) Composition for organic electroluminescent device and organic electroluminescent device using the same
JP4939284B2 (en) Organic electroluminescent device
JP4581355B2 (en) Organic electroluminescence device
JP4364130B2 (en) Organic EL device
JP2002540210A (en) Organometallic complex molecule and organic electroluminescent device using the same
JP4052024B2 (en) Organic electroluminescence element and display device
JP2004006287A (en) Organic electroluminescent device
JP3793607B2 (en) Organic EL devices using coumarin derivatives
JP3994799B2 (en) Organic electroluminescence element and display device
TW200539749A (en) Organic electroluminescent device, method for manufacturing same and organic solution
EP1195422A1 (en) Thin film el device
JP4154215B2 (en) Method for manufacturing organic electroluminescence display element
JP2004014512A (en) Organic light emitting diode device
JP4057250B2 (en) Organic EL element and organic EL display
JPH10284252A (en) Organic el element
JP3910010B2 (en) Organic electroluminescence device
JP2000030869A (en) Organic electroluminescence element
JP2008147398A (en) Organic electroluminescence element
JP2008147399A (en) Organic electroluminescence element
KR19990078127A (en) Organic Electroluminescence Material and Device Using the Same
JP3206741B2 (en) Organic electroluminescence device
JP3525434B2 (en) Organic electroluminescence device
JP3960133B2 (en) Organic electroluminescence element and display device

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20040316

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20040316

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20040702

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040702

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070724

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20071024

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20071113

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20071213

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 4057250

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101221

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101221

Year of fee payment: 3

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101221

Year of fee payment: 3

R360 Written notification for declining of transfer of rights

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101221

Year of fee payment: 3

R360 Written notification for declining of transfer of rights

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360

R371 Transfer withdrawn

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101221

Year of fee payment: 3

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101221

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111221

Year of fee payment: 4

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121221

Year of fee payment: 5

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121221

Year of fee payment: 5

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121221

Year of fee payment: 5

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131221

Year of fee payment: 6

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

EXPY Cancellation because of completion of term